資源簡介

(共24張PPT)
第1課時 能級與能層 原子光譜
第一章 原子結構與性質
第一節(jié) 原子結構
學習目標
1.通過認識原子結構與核外電子排布理解能層與能級的關系。
2.通過核外電子能量不同分析、理解基態(tài)與激發(fā)態(tài)的含義與關系。
3.能辨識光譜與電子躍遷之間的關系。
“原子”一詞源自古希臘語“ATOM”，是不可再分的意思。古希臘哲學家假想原子是世間萬物最小的微粒。19世紀初，英國人道爾頓創(chuàng)立了近代原子學說，假設原子是化學元素中的最小粒子，每一種元素有一種原子。20世紀初，人們終于認識到原子不是最小的粒子，而且有復雜的結構。對原子結構的認識為元素周期律找到了理論根據。原子的基本性質，如原子半徑、電離能和電負性等都與原子結構密切相關，因而也呈現周期性。
原子的來源
新課導入
原子結構模型的演變
1.公元前5世紀，希臘哲學家德謨克利特等人認為 ： 萬物是由大量的不可分割的微粒構成的，即原子。
2.道爾頓原子模型(1803年) ：原子是堅實的、不可再分的實心球。
3.湯姆孫原子模型(1904年) ：原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。
4.盧瑟福原子模型( 1911年) ：原子中心有一個帶正電荷的核，它的質量幾乎等于原子的全部質量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運轉，就像行星環(huán)繞太陽運轉一樣。
5.玻爾原子模型(1913年)電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速圓周運動。
又稱分層模型：
當原子只有一個電子時，電子沿特定球形軌道運轉；
當原子有多個電子時，它們將分布在多個球殼中繞核運動。
不同的電子運轉軌道是具有一定級差的穩(wěn)定軌道。
6.電子云模型 （1927~1935年）：現代物質結構學說。
電子在原子核外很小的空間內做高速運動，其運動規(guī)律與一般物體不同，沒有確定的軌道。
如右圖所示氫原子電子云圖。
原子
原子核
核外電子
質子
中子
→
帶正電
→
不帶電
→
帶負電
不帶電
核電荷數=核內質子數=核外電子數
質量數=質子數+中子數
【思考與討論】
核外電子是怎樣排布的？有啥規(guī)律呢？
一、能層與能級
1.能層（電子層）
新知梳理
(1)含義：在多電子的原子里核外電子的能量是不同的，根據核外電子的能量差異，將核外電子分成不同的能層。
(2)能層的表示方法及各能層最多容納的電子數
能層 一 二 三 四 五 六 七
符號 K　 L　 M　 N　 O P Q
最多電子數 　 　
2=2×12
8=2×22
18=2×32
32=2×42
50=2×52
72=2×62
98=2×72
電子的能層由內向外排序，其序號、符號以及所能容納的最多電子數如下：
①原子核外電子總是盡可能先排布在能量較低的電子層上，然后由內向外依次排布在能量逐漸升高的電子層。
(3)能量規(guī)律：
①先排能量低的電子層，再排能量高的電子層，由里往外
②每一層最多容納電子數：2n2個
③最外層電子數不超過8個（K層為最外層時不超過2個）
④次外層電子數不超過18個，倒數第三層不超過32個
(4)核外電子的排布規(guī)律:（一低四不超）
②能層越高，電子的能量越高，能量的高低順序為：
E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
(1)含義：多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，所以，同一能層的電子，又被分成不同的能級，就好比能層是樓層，能級是樓梯的階級。
2.能級（電子亞層）
(2)能級的符號和所能容納的最多電子數
能層 K L M N O 能級 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p …
最多電子數 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 …
（同一個能層中電子的能量相同的電子亞層分別用字母s、p、d、f等表示）
(3)能層與能級的組成以及能量的關系
①任一能層的能級總是從s能級開始，能級數=能層序數，即第一能層只有1個能級（1s），第二能層有2個能級（2s和2p），第三能層有3個能級（3s、3p和3d），依次類推……
②在每一個能層中，能級符號的順序是ns、np、nd、nf.....(n為能層序數)。
③能級的字母代號總是s、p、d、f....排序的，字母前的數字是它們所處的能層序數，它們可容納的最多電子數依次為自然數中的奇數序列1、3、5、7....的2倍。
④英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數相同。例如，1s、2s、3s、4s......能級最多都只能容納2個電子。
⑤能層或能級的能量關系
不同能層中，能級的能量高低是 1s<2s<3s<4s……；2p<3p<4p…..
在同一能層中，能級的能量高低是 ns1.一個能層的能級數與能層序數(n)間存在什么關系？
一個能層最多可容納的電子數與能層序數(n)間存在什么關系？
能級數 = 能層序數
每個能層最多容納的電子數= 2n2
2.以s、p、d、f為符號的能級分別最多可容納多少個電子？3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數是否相同
【思考與討論】
最多可容納的電子數為：s能級2個，p能級6個，d能級10個，f能級14個。3d、4d、5d能級可容納的最多電子數相同。
3.第五能層最多可以容納多少個電子？分別容納在哪些能級中？各能級最多容納多少個電子？
方法1：第五能層最多可以容納的電子數2n2 ＝ 2×52 ＝ 50
方法2：分別容納在5s、5p、5d、5f、5g五個能級中
各能級最多容納的電子數為：
5s能級 2×1=2
5p能級 2×3=6
5d能級 2×5=10
5f能級 2×7=14
5g能級 2×9=18
總計50個電子，與前面能層的計算結果相同。
節(jié)日里五顏六色的火焰是化學變化嗎？霓虹燈光、LED燈光呢？與今天所學的原子結構有什么關系呢？
都與原子核外電子躍遷釋放能量有關。
二、基態(tài)與激發(fā)態(tài) 原子光譜
（一）基態(tài)與激發(fā)態(tài)
1.基態(tài)原子：
處于最低能量狀態(tài)的原子叫做基態(tài)原子。
2.激發(fā)態(tài)原子：
基態(tài)原子吸收能量，它的電子會躍遷到較高能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。
3.基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的關系
電子的躍遷是物理變化（未發(fā)生電子轉移），而原子得失電子時發(fā)生的是化學變化。
光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式。
(1)定義：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。
(2)形成原因：
(3)分類：
特征：暗背景， 亮線， 線狀不連續(xù)
特征：亮背景， 暗線，線狀不連續(xù)
鋰、氦、汞的吸收光譜
鋰、氦、汞的發(fā)射光譜
（二）原子光譜與光譜分析
1.原子光譜
(1)定義：在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。光譜分析的依據是每一種元素都有自己的特征譜線。
②化學研究中利用光譜分析檢測一些物質的存在與含量等。
(2)應用
①通過原子光譜發(fā)現許多元素。
如：銫（1860年）和銣（1861年），其光譜中有特征的藍光和紅光。
又如：1868年科學家們通過太陽光譜的分析發(fā)現了稀有氣體氦。
2.光譜分析
【思考】金屬的焰色試驗中，一些金屬元素呈現不同焰色的原因是什么
焰色反應是電子躍遷的結果，焰色反應發(fā)生的過程：
③生產生活
煙花
霓虹燈
【思考】每到夜幕降臨時，大街上的霓虹燈就會亮起來，產生五顏六色的光。你知道是什么原因嗎？
霓虹燈內充有稀薄的氖氣或其他稀有氣體，當外電源電路接通后，變壓器輸出端就會產生幾千伏甚至幾萬伏高壓，當這一高壓加到霓虹燈管兩端電極上時，管內帶電粒子（電子）就會發(fā)生躍遷，發(fā)出五顏六色的光。
科學史話
1814年，德國物理學家夫瑯禾費(J. Fraunhofer, 1787- 1826) 發(fā)明了分光鏡并用來觀察太陽光，發(fā)現在太陽光譜中有570多條黑線(現知幾千條)，后人稱之為夫瑯禾費線。
1859年，德國科學家本生(R. W. Bunsen,1811-1899)和基爾霍夫(G. R. Kirchhoff,1824-1887)發(fā)明了光譜儀，證實了夫瑯禾費線實質上是原子的吸收光譜，并一一找到對應的元素。例如，被夫瑯禾費標記為D的雙線源自鈉(如圖1-6)，后人稱為鈉雙線。然而，原子光譜為什么是離散的譜線而不是連續(xù)的呢？丹麥科學家玻爾破解了這個百年之謎。
1913年，玻爾創(chuàng)造性地假設，被束縛在原子核外的電子的能量是量子化的，只能取一定數值，稱為定態(tài)，而原子光譜的譜線是不同定態(tài)的電子發(fā)生躍遷產生的，因而是離散的而不是連續(xù)的譜線。1925年，德國科學家洪特解釋了復雜光譜，得出了過渡元素(包括鉻和銅等)的光譜學基態(tài)原子的電子排布，為構造原理的確立奠定了基礎。
離散的譜線
課堂訓練
1.下列軌道含有軌道數目為3的是( )
A.1s B.2p C.3p D.4d
3.第三電子層含有的軌道數為( )
A.3 B.5 C.7 D.9
2.3d軌道中最多容納電子數為( )
A.2 B.10 C.14 D.18
4. 第三能層中能量最高的軌道是( )
A.3s B.3p C.3d D.3f
3s、3p、3d
1 + 3 + 5 =9
BC
B
D
C
5.下列說法正確的是 ( )
A.某微粒核外電子排布為2、8、8結構，則該微粒一定是氬原子
B.最外層達穩(wěn)定結構的微粒只能是稀有氣體的原子
C.F-、Na+、Mg2+、Al3+是與Ne原子具有相同電子層結構的離子
D.NH4+與H3O+具有相同的質子數和電子數
CD
6.下列現象與核外電子的躍遷有關的是( )
①霓虹燈發(fā)出有色光　②棱鏡分光　③激光器產生激光　④石油蒸餾 ⑤凸透鏡聚光　⑥燃放的焰火，在夜空中呈現五彩繽紛的禮花　⑦日光燈通電發(fā)光　⑧冷卻結晶
A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧
C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦
A
7.短周期元素W、X、Y和Z的原子序數依次增大。元素W是制備一種高效電池的重要材料，X原子的最外層電子數是內層電子數的2倍，元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素，Z原子的最外層電子數是其電子層數的2倍。下列說法錯誤的是( )
A. 元素W、X的氯化物中，各原子均滿足8電子的穩(wěn)定結構
B. 元素X與氫形成的原子比為1：1的化合物有很多種
C. 元素Y的單質與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應均有氫氣生成
D. 元素Z可與元素X形成共價化合物XZ2
Li
C
Al
S
LiCl中鋰離子不滿足8電子
A
CS2
本節(jié)內容結束

展開更多......

收起↑